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'Integral': viaje a un agujero negro

Un telescopio espacial de la ESA ha observado los fenómenos más violentos que se dan en el universo

Los telescopios actuales son por supuesto mucho más grandes y ven mucho más lejos y mejor que el que uso Galileo hace 400 años. Pero hay otra diferencia fundamental: muchos de los telescopios modernos ven distinto, en el sentido de que ven un tipo de radiación electromagnética, de luz, diferente. Hasta mediados del siglo pasado los telescopios veían sólo la luz que percibe el ojo humano, la luz visible. Pero los objetos astronómicos emiten luz de un rango de energías mucho más amplio; emiten, por ejemplo, rayos gamma, mucho más energéticos que la luz visible. Uno de los más sofisticados instrumentos hoy disponibles para detectar estos poderosísimos rayos gamma es el telescopio espacial Integral (International Gamma-ray Astrophysics Laboratory), de la ESA. Integral ha observado los fenómenos más violentos que se dan en el universo, desde explosiones de potencia comparable al mismísimo Big Bang, al proceso de aniquilación entre materia y antimateria en el corazón de nuestra propia galaxia.

Desde su lanzamiento en 2002 en el cosmódromo de Baikonur, en Kazajistán, Integral ?el satélite más pesado lanzado por la ESA? completa un giro en torno a la Tierra cada tres días en su larga órbita elíptica, y proporciona datos a astrónomos de todo el mundo. Integral es un sueño hecho realidad para cientos de investigadores en Europa, Rusia y Estados Unidos.

Los rayos gamma son incluso más energéticos y penetrantes que los rayos X; observar el universo en rayos gamma significa estudiar sobre todo objetos y fenómenos que emiten mucha energía, como la materia que cae en los agujeros negros, las estrellas de neutrones, los remanentes de supernova y los estallidos de rayos gamma, que son las explosiones más poderosas jamás detectadas. Muchas de estas fuentes son muy variables, y como consecuencia el cielo en rayos gamma está lejos de parecerse al tranquilo firmamento que contemplamos a simple vista. Visto a través de Integral el cielo aparece diferente cada día; forma parte de la emoción de quienes observan con Integral el seguir estos cambios y tratar de desvelar lo que nos dicen.

Cuatro instrumentos diferentes

Integral observa el cielo con cuatro instrumentos diferentes. Los dos principales, la cámara IBIS y el espectrómetro SPI, mapean el cielo en rayos gamma. Pero en realidad ningún telescopio es capaz de recolectar rayos gamma en la forma en que un espejo captura y refleja la luz visible. Por ello, en lugar de espejo colector de luz, en Integral se usan máscaras cuidadosamente diseñadas que forman patrones de sombras en los detectores, sombras de las que se deduce la posición y el brillo de las fuentes observadas.

Completan el satélite dos instrumentos más pequeños: el monitor de rayos X JEM-X, que también usa una máscara, y el óptico OMC, desarrollado bajo la dirección del Laboratorio de Astrofísica Espacial y Física Fundamental (LAEFF), del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (INTA), instalado en el centro ESAC, de la ESA, cerca de Madrid. El OMC es el único instrumento de Integral que ve el mismo tipo de luz que el ojo humano.

Cuando los astrónomos tienen la oportunidad de observar el universo con instrumentos nuevos, más avanzados, lo más habitual es detectar nuevas fuentes de emisión de energía, o nuevas características en las fuentes ya conocidas.

Un ejemplo de una nueva clase de objetos descubiertos con Integral es un tipo de estrellas binarias de rayos X que sorprende porque brillan mucho durante sólo unas pocas horas, para después desvanecerse de nuevo en la oscuridad. Aún no sabemos exactamente qué son. Y también nos llevamos una sorpresa cuando Integral detectó una emisión de rayos gamma del todo inesperada, pero persistente, de dos tipos de objetos inicialmente considerados distintos, pero que ahora sabemos que comparten muchas propiedades; se trata de estrellas de neutrones con potentes campos magnéticos, las llamadas magnetars.

Materia contra antimateria

La región central de nuestra galaxia emite una asombrosa cantidad del tipo de radiación que se asocia al proceso de aniquilación entre materia y antimateria. En concreto, esa radiación se genera cuando los electrones -partículas de materia-, se encuentran con positrones, o antielectrones, y ambos se destruyen. Integral ha permitido clarificar por primera vez la intensidad y el espectro de esta emisión. Sin embargo esto ha dado lugar a un nuevo rompecabezas para los astrofísicos: para explicar las observaciones compiten ahora varias teorías, basadas ya en fuentes bien conocidas, como las supernovas o las estrellas binarias de rayos X, ya en ideas más exóticas que involucran a la misteriosa materia oscura.

Los estallidos de rayos gamma son flases cortos de rayos gamma enormemente intensos, más brillantes incluso que toda una galaxia. Se cree que se deben al colapso final de núcleos de estrellas masivas al convertirse en agujeros negros, o a la fusión de dos estrellas de neutrones. Integral podría haber identificado recientemente una clase especial de estallidos débiles que, al contrario que la mayoría, parecen proceder del universo local.

Siete años después de su lanzamiento, Integral está ahora en espléndida forma y conserva intacta su capacidad de proporcionar nuevos resultados y sorpresas relacionados con los más dramáticos fenómenos del universo.

Peter Kretschmar es astrofísico del equipo científico de Integral, de la ESA, en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC)